JP5672169B2 - Heat transport system - Google Patents

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本発明は、溶媒、溶媒中に分散する微小粒子、及び微小粒子を分散させる分散剤を有する熱輸送流体を用いて熱輸送を行う熱輸送システムに関する。   The present invention relates to a heat transport system that performs heat transport using a heat transport fluid having a solvent, microparticles dispersed in the solvent, and a dispersant that disperses the microparticles.

従来、例えば熱交換器内に充填される熱輸送流体について、熱伝導効率の向上を図るために、界面活性剤の添加によりカーボンナノチューブをエチレングリコール等のベース液体中に安定的に分散させる技術が提案されている。   Conventionally, for example, a heat transport fluid filled in a heat exchanger has a technique of stably dispersing carbon nanotubes in a base liquid such as ethylene glycol by adding a surfactant in order to improve heat conduction efficiency. Proposed.

例えば、特許文献１に記載の技術は、ベース液体中に、カーボンナノチューブと、セルロース誘導体またはそのナトリウム塩を添加して熱輸送流体を構成することにより、セルロース誘導体を分散剤として用いて、ベース液体中にカーボンナノチューブを安定して分散させることができ、大幅な動粘度の増加を伴うことなく熱伝導率を向上させることができるものである。   For example, the technique described in Patent Document 1 uses a cellulose derivative as a dispersant by adding a carbon nanotube and a cellulose derivative or a sodium salt thereof to the base liquid to form a heat transport fluid. The carbon nanotubes can be stably dispersed therein, and the thermal conductivity can be improved without significantly increasing the kinematic viscosity.

また特許文献２に記載の技術は、ベース液体中に、カーボンナノチューブと、ＧＰＣ測定による平均分子量が６０００〜３００００であるカルボキシメチルセルロースナトリウム塩を添加して熱輸送流体を構成することにより、当該平均分子量が６０００〜３００００であるカルボキシメチルセルロースナトリウム塩を分散剤として用いてベース液体中にカーボンナノチューブを安定して分散させることができ、大幅な動粘度の増加を伴うことなく熱伝導率を向上させることができるものである。   In addition, the technique described in Patent Document 2 includes adding a carbon nanotube and a carboxymethyl cellulose sodium salt having an average molecular weight of 6000 to 30000 as measured by GPC to the base liquid to constitute the heat transport fluid, thereby obtaining the average molecular weight. Can be stably dispersed in the base liquid using carboxymethylcellulose sodium salt having a 6000-30000 as a dispersant, and can improve the thermal conductivity without a significant increase in kinematic viscosity It can be done.

特開２００７−３１５２０号公報JP 2007-31520 A 特開２００８−１８９９０１号公報JP 2008-189901 A

しかしながら、特許文献１または特許文献２に記載の熱輸送流体に限らず、ベース液体中に分散されているカーボンナノチューブは、ロッド状、ワイヤ状の形状を呈する。このような形状の分散物質が分散する熱輸送流体を熱交換器等の流路に流通させた場合、分散物質の長軸が熱輸送流体の流れ方向に沿うような姿勢で配向され易くなる。つまり、分散物質は、その軸線と熱輸送流体の速度ベクトルが同じ方向を向くような姿勢でベース液体中に分散する。ベース液体中の多くの分散物質がこのような姿勢で分散すると、熱輸送流体の流れ方向に対して直交する方向には、カーボンナノチューブの熱伝導性能が十分に作用せず、当該直交方向の伝熱効果が十分に得られないという問題がある。   However, the carbon nanotubes dispersed in the base liquid are not limited to the heat transport fluid described in Patent Document 1 or Patent Document 2, and exhibit a rod-like or wire-like shape. When the heat transport fluid in which the dispersed material having such a shape is dispersed is circulated through a flow path such as a heat exchanger, the long axis of the dispersed material is easily oriented in a posture along the flow direction of the heat transport fluid. That is, the dispersed material is dispersed in the base liquid in such a posture that its axis and the velocity vector of the heat transport fluid are in the same direction. When many dispersed substances in the base liquid are dispersed in such a posture, the heat conduction performance of the carbon nanotube does not sufficiently act in the direction orthogonal to the flow direction of the heat transport fluid, and the transmission in the orthogonal direction is not performed. There is a problem that a sufficient heat effect cannot be obtained.

一方、当該直交方向の伝熱効果を向上するためには、流路を流れる多数のカーボンナノチューブが、流体流れ方向に長軸が向くものと向かないものが混在する不規則、ランダムな配向を示す状態になればよい。しかしながら、熱輸送流体が流通するシステムにおいて、カーボンナノチューブが常時ランダムな配向状態であると、流体の粘度が増加してしまうという問題がある。   On the other hand, in order to improve the heat transfer effect in the orthogonal direction, a large number of carbon nanotubes flowing in the flow channel exhibit an irregular and random orientation in which a long axis and a non-oriented one are mixed in the fluid flow direction. It only has to be in the state. However, in a system in which the heat transport fluid flows, there is a problem that the viscosity of the fluid increases if the carbon nanotubes are always in a random orientation state.

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、伝熱性能と粘度抑制との両立を図る熱輸送流体を用いて良好な熱輸送性能を有する熱輸送システムを提供することを目的とする。   Then, this invention is made | formed in view of the said problem, and provides the heat transport system which has favorable heat transport performance using the heat transport fluid which aims at coexistence with heat-transfer performance and viscosity suppression. Objective.

上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明は、水または有機物からなる溶媒と、溶媒中に分散される複数の微小粒子と、微小粒子に接触して微小粒子を溶媒中に分散させる分散剤と、を含んで構成される熱輸送流体を、熱源から受熱する第１の流路部から、当該熱源から受熱しない第２の流路部へと流下させて熱輸送する熱輸送システムに係る発明であって、
分散剤は、微小粒子に吸着する直鎖状の官能基と、溶媒の分子との親和性を備える親和性の官能基と、を有し、熱に応じて形状が変化する熱感応性を有する物質であり、
複数の微小粒子の分散状態は、第１の流路部と第２の流路部とで異なり、複数の微小粒子が熱輸送流体中で集まって凝集を形成するサイズは、第２の流路部よりも第１の流路部を流れるときの方が大きく、
第２の流路部において分散剤は、親和性の官能基を外側に出すように直鎖状の官能基が放射状に延びることにより、複数の微小粒子を分散させ、
第１の流路部において分散剤は、親和性の官能基が内側に位置し、直鎖状の官能基が外側に位置するように形状変化することにより、複数の微小粒子を凝集させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the following technical means are adopted. That is, the invention described in claim 1 includes a solvent composed of water or an organic substance, a plurality of microparticles dispersed in the solvent, and a dispersant that contacts the microparticles and disperses the microparticles in the solvent. The invention relates to a heat transport system that transports heat by flowing down a heat transport fluid that is configured from a first flow path portion that receives heat from a heat source to a second flow path portion that does not receive heat from the heat source. ,
The dispersant has a linear functional group that adsorbs to the microparticles and an affinity functional group that has an affinity for the solvent molecule, and has a heat sensitivity that changes its shape in response to heat. Material,
The dispersion state of the plurality of microparticles is different between the first channel portion and the second channel portion, and the size at which the plurality of microparticles gather in the heat transport fluid to form an aggregate is the second channel. who when flowing through the first flow passage portion than part is rather large,
In the second flow path part, the dispersing agent disperses a plurality of microparticles by linearly extending the linear functional groups so that the affinity functional groups are exposed to the outside,
In the first flow path part, the dispersing agent aggregates a plurality of microparticles by changing the shape so that the affinity functional group is located on the inner side and the linear functional group is located on the outer side. Features.

この発明によれば、熱輸送流体に複数含まれる微小粒子は、熱源の熱が伝わる第１の流路部において集まって凝集し、流下した後、第２の流路部で凝集のサイズが小さくなって、流体流れにしたがって散らばるようになる。これにより、熱輸送流体は、第１の流路部においては流体流れにしたがわず、不規則な姿勢で凝集するため、このような微小粒子の凝集に伴って熱伝導率が向上し、さらに第２の流路部においては第１の流路部での凝集状態が解除されて粘度が低下する。したがって、熱輸送システムを構成する流路を流通する過程で、熱輸送流体の伝熱性能と粘度抑制との両立を図れるので、良好な熱輸送性能を有する熱輸送システムを提供することができる。   According to the present invention, a plurality of fine particles contained in the heat transport fluid gather and aggregate in the first flow path portion where the heat of the heat source is transmitted, and after flowing down, the size of the aggregation is small in the second flow path portion. Becomes scattered according to the fluid flow. As a result, the heat transport fluid does not follow the fluid flow in the first flow path section, but aggregates in an irregular posture. Therefore, the thermal conductivity is improved along with the aggregation of such fine particles, and the first In the second flow path portion, the aggregation state in the first flow path portion is released, and the viscosity decreases. Therefore, since the heat transfer performance and viscosity suppression of the heat transport fluid can be compatible in the process of flowing through the flow path constituting the heat transport system, a heat transport system having good heat transport performance can be provided.

また、請求項１の発明によると、分散剤は、熱に応じて形状が変化する熱感応性を有することにより、熱に応じて形状が変化するため、第１の流路部と第２の流路部とではその形状が異なるようになる。分散剤はこの形状の違いにより、例えば、溶媒に対して親和する状態と親和しない状態とに分散状態を変化することができる。したがって、微小粒子は、第１の流路部と第２の流路部で、個々に分散する状態と、凝集する状態とに、より確実に変化するので、熱輸送流体の伝熱性能と粘度抑制との両立をより確実に実現することができる。
さらに分散剤は、第２の流路部において、親和性の官能基を外側に出すように直鎖状の官能基が放射状に延びることにより、複数の微小粒子を分散させ、第１の流路部において、親和性の官能基が内側に位置し直鎖状の官能基が外側に位置するように形状変化することにより、複数の微小粒子を凝集させる。これにより、第２の流路部において微小粒子は、多数の放射状に延びる官能基によって取り囲まれる形態で、それぞれ単独で溶媒中に分散する（単独分散状態ともいう）。また、第１の流路部において微小粒子は、溶媒中で親和部分が内側にあって疎水部分が外側に出るため、凝集して塊を形成するとともに、流体流れ方向に長軸が向くものと向かないものが混在する不規則、ランダムな配向を示す状態（ランダム配向状態ともいう）になる。 Further, according to the invention of claim 1, a dispersant, by having a heat-sensitive shape is changed in accordance with heat, the shape is changed in accordance with heat, and a second of the first channel portion The shape of the channel portion is different. Due to the difference in the shape of the dispersant, for example, the dispersion state can be changed between a state in which it is compatible with the solvent and a state in which it is not compatible with the solvent. Therefore, since the microparticles are more reliably changed between the state of being individually dispersed and the state of being aggregated in the first flow path part and the second flow path part, the heat transfer performance and the viscosity of the heat transport fluid are changed. The coexistence with the suppression can be realized more reliably.
Furthermore, the dispersing agent disperses a plurality of microparticles by linearly extending the linear functional group so that the affinity functional group is exposed to the outside in the second flow path portion, and the first flow path In the part, a plurality of fine particles are aggregated by changing the shape so that the affinity functional group is located on the inner side and the linear functional group is located on the outer side. Thereby, in the 2nd flow path part, a microparticle is each disperse | distributed in a solvent independently in the form surrounded by many radially extending functional groups (it is also called a single dispersion state). Further, in the first flow path portion, the microparticles have an affinity portion on the inside and a hydrophobic portion on the outside in the solvent, so that they aggregate and form a lump, and the long axis is in the fluid flow direction. It becomes a state (also referred to as a random orientation state) showing random and random orientation in which unsuitable things are mixed.

請求項２の発明は、請求項１に記載の熱輸送システムにおいて、熱輸送流体が第２の流路部から流下して第１の流路部に流入する前に熱輸送流体を攪拌する攪拌装置を備えることを特徴とする。この発明によれば、熱輸送流体中の微小粒子は、第１の流路部に流入する前に攪拌されるため、第２の流路部での分散状態から、配向性が乱された状態になって第１の流路部に流入するようになる。このため、予め配向性が乱された状態から第１の流路部で凝集するので、多数の微小粒子をより不規則な姿勢で凝集させることができる。 The invention according to claim 2 is the heat transport system according to claim 1 , wherein the heat transport fluid is stirred before the heat transport fluid flows down from the second flow path and flows into the first flow path. A device is provided. According to this invention, since the fine particles in the heat transport fluid are agitated before flowing into the first flow path portion, the orientation is disturbed from the dispersed state in the second flow path portion. And flows into the first flow path portion. For this reason, since it aggregates in the 1st channel part from the state where orientation was disturbed beforehand, many fine particles can be aggregated in a more irregular posture.

請求項３の発明によると、請求項１または請求項２に記載の微小粒子はカーボンナノチューブであることを特徴とする。この発明によれば、カーボンナノチューブはその形状がロッド状、ワイヤ状であるため、熱輸送流体中で、流体流れに向く配向性を示すことが顕著に見られる微小粒子である。このため、上記各発明の熱輸送システムに適用することによって顕著な効果が期待できる。 According to a third aspect of the invention, the fine particles according to the first or second aspect are carbon nanotubes. According to the present invention, the carbon nanotubes are microparticles that have a rod-like shape and a wire-like shape, so that the carbon nanotubes are remarkably exhibited an orientation toward the fluid flow in the heat transport fluid. For this reason, a remarkable effect can be expected by applying to the heat transport system of each of the above inventions.

本発明を適用する第１実施形態に係る熱輸送流体が流通する熱輸送システムを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the heat transport system with which the heat transport fluid which concerns on 1st Embodiment to which this invention is applied distribute | circulates. 第１実施形態の熱輸送システムの低温度流域における熱輸送流体中のカーボンナノチューブの分散状態を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the dispersion state of the carbon nanotube in the heat transport fluid in the low temperature flow area of the heat transport system of 1st Embodiment. 図２に示す分散状態をさらに詳細に示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the dispersion state shown in FIG. 2 in more detail. 第１実施形態の熱輸送システムの高温度流域における熱輸送流体中のカーボンナノチューブの分散状態を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the dispersion state of the carbon nanotube in the heat transport fluid in the high temperature flow area of the heat transport system of 1st Embodiment. 図４に示す分散状態をさらに詳細に示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the dispersion state shown in FIG. 4 in more detail.

（第１実施形態）
以下、本発明を適用する熱輸送流体及び熱輸送システムの第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。本実施形態の熱輸送流体１は、熱源からの熱を外部に伝達、輸送し、機器の冷却や加熱に用いられる。 (First embodiment)
Hereinafter, 1st Embodiment of the heat transport fluid and heat transport system to which this invention is applied is described with reference to FIGS. The heat transport fluid 1 of this embodiment transfers and transports heat from a heat source to the outside, and is used for cooling and heating of equipment.

熱輸送流体１は、水または有機物からなる溶媒２と、溶媒２中に分散される複数の微小粒子の一例であるカーボンナノチューブ３と、カーボンナノチューブ３に接触してカーボンナノチューブ３を溶媒２中に分散させる分散剤４と、を含んで構成される。熱輸送流体１に用いられる溶媒２は、例えば水等の単一の成分からなる。溶媒２は、例えば水または有機物（例えば、１価アルコール類、多価アルコール類等）である。溶媒２は、分散状態のカーボンナノチューブ３を運搬する流体とすることができる。この流体は、液体、あるいは気体によって提供されうる。流体は、単一もしくは複数の成分から構成されうる。例えば、流体として水、液状の高分子を用いることができる。さらに、流体として、混合物を用いることができる。混合物には、例えば、水、エチレングリコール、１価アルコール類、及び多価アルコール類の少なくとも２つの混合物、またはこの混合物と他の機能成分との混合物を用いることができる。   The heat transport fluid 1 includes a solvent 2 made of water or an organic substance, a carbon nanotube 3 which is an example of a plurality of microparticles dispersed in the solvent 2, and the carbon nanotube 3 in contact with the carbon nanotube 3 in the solvent 2. And a dispersing agent 4 to be dispersed. The solvent 2 used for the heat transport fluid 1 is composed of a single component such as water. The solvent 2 is, for example, water or an organic substance (for example, monohydric alcohols, polyhydric alcohols, etc.). The solvent 2 can be a fluid that carries the dispersed carbon nanotubes 3. This fluid may be provided by a liquid or a gas. A fluid may be composed of single or multiple components. For example, water or a liquid polymer can be used as the fluid. Furthermore, a mixture can be used as the fluid. As the mixture, for example, water, ethylene glycol, monohydric alcohols, and a mixture of at least two of polyhydric alcohols, or a mixture of this mixture and other functional components can be used.

微小粒子、例えば、各カーボンナノチューブ３は、ナノメートルまたはマイクロメートルオーダーサイズである。カーボンナノチューブ３は、炭素による六員環構造等が単層または多層の同軸管状に形成された物質である。各カーボンナノチューブ３は、分散剤４が付着した状態で溶媒分子に取り囲まれる形態で熱輸送流体１中に分散している。   The microparticles, for example, each carbon nanotube 3 is a nanometer or micrometer order size. The carbon nanotube 3 is a substance in which a six-membered ring structure of carbon or the like is formed in a single-layer or multilayer coaxial tube. Each carbon nanotube 3 is dispersed in the heat transport fluid 1 in a form surrounded by solvent molecules with the dispersant 4 attached.

熱輸送流体１は、カーボンナノチューブ３に吸着する官能基を有する分散剤４を含む。分散剤４は、カーボンナノチューブ３の表面に吸着する基である直鎖状の官能基４ａと、溶媒２の分子との高い親和性を有する官能基４ｂと、を有する物質である。分散剤４は、金属もしくは酸化物に吸着する性質を備えた官能基を有することが好ましく、例えば、アミノ基（ＮＨ２基）、カルボキシル基（ＣＯＯＨ基）、イソプロピル基（（ＣＨ３）２ＣＨ基）等から選ばれる１または２以上の官能基を有する構造を採用することができる。また、分散剤４は、親水性を備えた官能基４ｂを有することが好ましく、例えば、アミノ基（ＮＨ２基）、カルボキシル基（ＣＯＯＨ基）、水酸基（ＯＨ基）、及びスルホ基（ＳＯ３Ｈ基）から選ばれる１または２以上の官能基を有する構造を採用することができる。これによれば、溶媒２が水の場合に優れた親和性を発揮する。 The heat transport fluid 1 includes a dispersant 4 having a functional group that adsorbs to the carbon nanotubes 3. The dispersant 4 is a substance having a linear functional group 4 a that is a group adsorbed on the surface of the carbon nanotube 3 and a functional group 4 b having a high affinity with the molecule of the solvent 2. The dispersant 4 preferably has a functional group having a property of adsorbing to a metal or oxide. For example, an amino group (NH 2 group), a carboxyl group (COOH group), an isopropyl group ((CH 3 ) 2 CH A structure having one or two or more functional groups selected from a group) and the like can be employed. Further, the dispersant 4 preferably has a functional group 4b having a hydrophilic, e.g., an amino group (NH 2 group), carboxyl group (COOH group), a hydroxyl group (OH group), and sulfo groups (SO 3 A structure having one or two or more functional groups selected from (H group) can be employed. According to this, excellent affinity is exhibited when the solvent 2 is water.

そして、カーボンナノチューブ３の表面にこうした官能基４ａ，４ｂを有する分散剤４が配列されることにより、分散剤４の間や表面に溶媒分子が取り込まれてカーボンナノチューブ３の周囲に溶媒分子が集合するようになり、各カーボンナノチューブ３が熱輸送流体１中に安定的に分散する。   Then, by arranging the dispersing agent 4 having such functional groups 4 a and 4 b on the surface of the carbon nanotube 3, solvent molecules are taken in between the dispersing agent 4 and on the surface, and the solvent molecules gather around the carbon nanotube 3. Thus, each carbon nanotube 3 is stably dispersed in the heat transport fluid 1.

熱輸送流体１の分散剤４としては、所定の温度で形状が変化する特性を有する物質が用いられる。例えば、ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド(N-isopropylacrylamide)を分散剤４として採用することができる。ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドは、温度応答性ポリマーであって、熱に応じて形状が変化する熱感応性を有する。ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドは、側鎖に親水性部分と疎水性部分両方を持つポリマーである。すなわち、約３５℃で側鎖の疎水性部分であるイソプロピル基（官能基４ａ）によって分子内、分子間において疎水結合が強まりポリマー鎖が凝集し、約３０℃で親水性部分のアミド結合（官能基４ｂ）と水分子とが結合するため、水に溶解する。   As the dispersing agent 4 of the heat transport fluid 1, a substance having a characteristic that the shape changes at a predetermined temperature is used. For example, poly-N-isopropylacrylamide can be used as the dispersant 4. Poly-N-isopropylacrylamide is a temperature-responsive polymer and has a heat sensitivity that changes its shape in response to heat. Poly-N-isopropylacrylamide is a polymer having both hydrophilic and hydrophobic moieties in the side chain. That is, at about 35 ° C., the isopropyl group (functional group 4a), which is a hydrophobic part of the side chain, strengthens the hydrophobic bond in the molecule and between the molecules, and the polymer chain aggregates. At about 30 ° C., the amide bond (functional Since group 4b) and water molecules are combined, they are soluble in water.

また、分散剤４として、熱感応性を有する[2-(2-エトキシエトキシ)エチル]ビニルエーテル（2-(2-ethoxy)ethoxyethyl vinylether）を採用することができる。[2-(2-エトキシエトキシ)エチル]ビニルエーテルは、約４０℃で側鎖の疎水性部分である官能基４ａによって分子内、分子間において疎水結合が強まり側鎖が凝集し、約３５℃で親水性部分である官能基４ｂと水分子とが結合するため、水に溶解する。   Further, as the dispersing agent 4, heat-sensitive [2- (2-ethoxyethoxy) ethyl] vinyl ether (2- (2-ethoxy) ethoxyethyl vinylether) can be employed. [2- (2-Ethoxyethoxy) ethyl] vinyl ether has a strong hydrophobic bond between the molecules and between molecules due to the functional group 4a which is a hydrophobic part of the side chain at about 40 ° C., and the side chain aggregates at about 35 ° C. Since the functional group 4b which is a hydrophilic portion and water molecules are bonded, they are dissolved in water.

熱輸送流体１は、例えば、溶媒２にカーボンナノチューブ３、分散剤４を混ぜ、この流体に対して、超音波振動処理や遠心力を活用した攪拌処理を行うことにより、十分に混合させて作成することができる。   The heat transport fluid 1 is prepared, for example, by mixing the carbon nanotube 3 and the dispersant 4 in the solvent 2 and mixing the fluid sufficiently by performing ultrasonic vibration treatment or stirring treatment utilizing centrifugal force. can do.

図１は、第１実施形態に係る熱輸送流体が流通する熱輸送システムを説明するための模式図である。図１に示すように、熱輸送システム１０は、熱源１３の熱を熱輸送流体１を介して輸送する装置であり、例えば熱源１３の熱は車両用エンジンの熱であり、熱輸送流体はこの熱を受熱して、ラジエータを通じて空気等の冷却性流体に放熱する。   FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a heat transport system in which a heat transport fluid according to the first embodiment flows. As shown in FIG. 1, the heat transport system 10 is a device that transports the heat of the heat source 13 via the heat transport fluid 1. For example, the heat of the heat source 13 is the heat of the vehicle engine, and the heat transport fluid is this It receives heat and dissipates heat to a cooling fluid such as air through a radiator.

熱輸送システム１０は、第１の流路部１１と、第１の流路部１１と連通するように設けられた第２の流路部１２と、第１の流路部１１及び第２の流路部１２を接続する循環流路に熱輸送流体を循環させるポンプ１４と、を少なくとも備える。第１の流路部１１は、熱輸送流体１が流通するときに外部から受熱する流路であり、熱源１３に熱的に接続されている。第２の流路部１２は、熱輸送流体１が流通するときに外部に放熱する流路であり、例えば、熱交換器の流路を構成する。熱輸送流体１は、具体的には、高温側である第１の流路部１１と低温側である第２の流路部１２とを連絡する循環流路を、循環手段であるポンプ１４によって強制的に循環することになる。   The heat transport system 10 includes a first flow path unit 11, a second flow path unit 12 provided so as to communicate with the first flow path unit 11, the first flow path unit 11, and the second flow path unit 11. And a pump 14 that circulates the heat transport fluid in a circulation channel that connects the channel unit 12. The first flow path portion 11 is a flow path that receives heat from the outside when the heat transport fluid 1 flows, and is thermally connected to the heat source 13. The second flow path part 12 is a flow path that radiates heat to the outside when the heat transport fluid 1 flows, and constitutes a flow path of a heat exchanger, for example. Specifically, the heat transport fluid 1 uses a pump 14 that is a circulation means to connect a circulation channel that connects the first channel 11 on the high temperature side and the second channel 12 on the low temperature side. It will be forced to circulate.

図２は、熱輸送システム１０の第２の流路部１２（低温度流域）における熱輸送流体１中のカーボンナノチューブ３の分散状態を説明するための説明図である。なお、理解を容易にするため、図２には分散剤４等を図示していない。図３は、図２に示す分散状態をさらに詳細に示す模式図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a dispersion state of the carbon nanotubes 3 in the heat transport fluid 1 in the second flow path portion 12 (low temperature flow region) of the heat transport system 10. In order to facilitate understanding, the dispersant 4 and the like are not shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the dispersion state shown in FIG. 2 in more detail.

図２に示すように、熱源１３等からの放熱がない、比較的低温度流域である第２の流路部１２において、熱輸送流体１に含まれるカーボンナノチューブ３は、溶媒２中において、熱輸送流体１に流れ方向に対してその長軸が向くように配向され易い。つまり、ロッド状やワイヤ状を呈するカーボンナノチューブ３は、例えば、熱輸送流体１が流れる管内流路の内壁面に沿う流れ方向にその長手方向を向ける姿勢で存在して溶媒２に分散する。これは、各カーボンナノチューブ３が、流路における熱輸送流体の流れにしたがって、管内流れの速度ベクトルに対して流動抵抗を小さくするような軸線の姿勢となって溶媒２中に分散するからである。   As shown in FIG. 2, the carbon nanotubes 3 contained in the heat transport fluid 1 are heated in the solvent 2 in the second flow path portion 12 that is a relatively low temperature flow region that does not radiate heat from the heat source 13 or the like. The transport fluid 1 is easily oriented such that its major axis is directed to the flow direction. That is, the carbon nanotubes 3 having a rod shape or a wire shape exist in a posture in which the longitudinal direction is directed in the flow direction along the inner wall surface of the pipe flow path through which the heat transport fluid 1 flows and are dispersed in the solvent 2. This is because the carbon nanotubes 3 are dispersed in the solvent 2 in an axial orientation that reduces the flow resistance with respect to the velocity vector of the flow in the tube according to the flow of the heat transport fluid in the flow path. .

第２の流路部１２におけるカーボンナノチューブ３と分散剤４の状態を説明する。図３に示すように、各カーボンナノチューブ３には多数の官能基４ａが吸着し、カーボンナノチューブ３を取り囲むように分散剤４が付着することにより、各カーボンナノチューブ３は安定的に分散している。換言すれば、第２の流路部１２において分散剤４は、その熱感応性によって疎水部分の側鎖（官能基４ａ）が放射状に延び、親水部分（官能基４ｂ）を外側に出すように疎水部分の側鎖が形状変化する。これにより、カーボンナノチューブ３は、多数の放射状に延びる官能基４ａ，４ｂによって取り囲まれる形態で、それぞれ単独で溶媒２中に分散する（単独分散状態ともいう）。さらに、各カーボンナノチューブ３は、流体流れ方向に向いた配向状態をとるようになっている。   The state of the carbon nanotube 3 and the dispersant 4 in the second flow path portion 12 will be described. As shown in FIG. 3, each carbon nanotube 3 is stably dispersed by adsorbing a large number of functional groups 4 a on each carbon nanotube 3 and adhering the dispersing agent 4 so as to surround the carbon nanotube 3. . In other words, in the second flow path portion 12, the dispersant 4 is such that the side chain (functional group 4a) of the hydrophobic portion extends radially due to its thermal sensitivity, and the hydrophilic portion (functional group 4b) is exposed to the outside. The side chain of the hydrophobic part changes its shape. Thus, the carbon nanotubes 3 are each dispersed in the solvent 2 alone (also referred to as a single dispersion state) in a form surrounded by a large number of radially extending functional groups 4a and 4b. Furthermore, the carbon nanotubes 3 are adapted to be oriented in the fluid flow direction.

熱伝導に寄与する分散物質、すなわちカーボンナノチューブ３の多くが流体中にこのような姿勢で分散すると、熱輸送流体１の流れ方向に対して直交する方向には、カーボンナノチューブ３の熱伝導性能が十分に作用しないが、一方で、単独分散状態が顕著であるため、流体の粘度を抑制できることになる。流体の粘度抑制により、流体の流動抵抗を低減できるので、熱輸送システム１０全体の熱輸送能力を向上でき、また、ポンプ１４の消費エネルギーを低減することができる。   When most of the dispersed substances contributing to heat conduction, that is, the carbon nanotubes 3 are dispersed in such a posture in the fluid, the heat conduction performance of the carbon nanotubes 3 is in the direction perpendicular to the flow direction of the heat transport fluid 1. Although it does not act sufficiently, on the other hand, since the single dispersion state is remarkable, the viscosity of the fluid can be suppressed. Since the flow resistance of the fluid can be reduced by suppressing the viscosity of the fluid, the heat transport capacity of the entire heat transport system 10 can be improved, and the energy consumption of the pump 14 can be reduced.

次に、第１の流路部１１における熱輸送流体１中の微小粒子と分散剤の状態について説明する。図４は、熱輸送システム１０の第１の流路部１１（高温度流域）における熱輸送流体１中のカーボンナノチューブ３の分散状態を説明するための説明図である。なお、理解を容易にするため、図４には分散剤４等を図示していない。図５は、図４に示す分散状態をさらに詳細に示す模式図である。   Next, the state of the fine particles and the dispersant in the heat transport fluid 1 in the first flow path portion 11 will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a dispersion state of the carbon nanotubes 3 in the heat transport fluid 1 in the first flow path portion 11 (high temperature flow region) of the heat transport system 10. For ease of understanding, the dispersant 4 and the like are not shown in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing the dispersion state shown in FIG. 4 in more detail.

図４に示すように、熱輸送システム１０の第１の流路部１１において、流路を流れる多数のカーボンナノチューブ３は、分散剤４の熱感応性によって凝集して塊を形成するとともに、流体流れ方向に長軸が向くものと向かないものが混在する不規則、ランダムな配向を示す状態（ランダム配向状態ともいう）になる。さらに、図５に示すように、第１の流路部１１において分散剤４は、その熱感応性によって疎水部分の側鎖（官能基４ａ）が凝集し、例えば、親水部分（官能基４ｂ）を内側に取り囲むように疎水部分の側鎖が形状変化する。これにより、溶媒２中で親水部分が内側にあって疎水部分が外側に出るため、複数のカーボンナノチューブ３は凝集して塊を形成するとともに、流体流れ方向に長軸が向くものと向かないものが混在する不規則、ランダムな配向を示す状態（ランダム配向状態ともいう）になる。   As shown in FIG. 4, in the first flow path section 11 of the heat transport system 10, a large number of the carbon nanotubes 3 flowing through the flow path are aggregated to form a lump by the heat sensitivity of the dispersant 4, and the fluid It becomes a state (also referred to as a random orientation state) showing random and random orientation in which a major axis is in the flow direction and a major axis is not. Furthermore, as shown in FIG. 5, in the first flow path part 11, the dispersing agent 4 aggregates the side chain (functional group 4a) of the hydrophobic part due to its heat sensitivity, for example, the hydrophilic part (functional group 4b). The shape of the side chain of the hydrophobic portion changes so as to surround the inside. As a result, the hydrophilic portion is inside and the hydrophobic portion is outside in the solvent 2, so that the plurality of carbon nanotubes 3 aggregate to form a lump, and the long axis is not suitable for the fluid flow direction. Becomes a state showing random and random orientation (also referred to as random orientation state).

このように、第１の流路部１１と第２の流路部１２とでカーボンナノチューブ３の分散状態は異なるため、複数のカーボンナノチューブ３が熱輸送流体１中で凝集するサイズは、第２の流路部１２よりも第１の流路部１１における方が大きくなる。熱輸送システム１０で起こる上記の単独分散状態とランダム配向状態は、熱源１３から熱を奪う第１の流路部１１において顕著に現れる現象であり、本願発明に係る分散剤の熱感応性に伴う特有の作用効果である。   Thus, since the dispersion state of the carbon nanotubes 3 is different between the first flow path part 11 and the second flow path part 12, the size at which the plurality of carbon nanotubes 3 aggregate in the heat transport fluid 1 is the second size. The first flow path portion 11 is larger than the flow path portion 12. The above-mentioned single dispersion state and random orientation state that occur in the heat transport system 10 are phenomena that appear prominently in the first flow path portion 11 that takes heat away from the heat source 13, and are accompanied by the thermal sensitivity of the dispersant according to the present invention. This is a unique effect.

図４及び図５に示すように、熱輸送システム１０の流路において、流体中の多数の微小粒子が常時、ランダム配向状態であると、流体流れ方向に対する直交方向に伝熱効果が向上して流体の熱伝導率が向上する。この一方で、複数の粒子が凝集して大きな塊を形成するため、流体の粘度が増加してしまうという問題がある。しかしながら、熱輸送流体１が第１の流路部１１を流出して第２の流路部１２を流れるときには当該凝集状態が徐々に解消されて、流体流れ方向に向いた配向状態で単独に分散し、粘度が低下するため、熱輸送システム１０全体として粘度の抑制が図れ、熱輸送流体として所望の機能を発揮できるのである。   As shown in FIG. 4 and FIG. 5, in the flow path of the heat transport system 10, when a large number of microparticles in the fluid are always in a random orientation state, the heat transfer effect is improved in a direction orthogonal to the fluid flow direction. The thermal conductivity of the fluid is improved. On the other hand, since a plurality of particles aggregate to form a large lump, there is a problem that the viscosity of the fluid increases. However, when the heat transport fluid 1 flows out of the first flow path portion 11 and flows through the second flow path portion 12, the aggregation state is gradually eliminated, and the heat transport fluid 1 is dispersed in an orientation state facing the fluid flow direction. In addition, since the viscosity decreases, the viscosity of the heat transport system 10 can be suppressed as a whole, and a desired function can be exhibited as a heat transport fluid.

また、熱輸送システム１０は、熱輸送流体１が第２の流路部１２から流下して第１の流路部１１に流入する前に熱輸送流体１を攪拌する攪拌装置１５を備えるようにしてもよい。攪拌装置１５は、流体流れを揺動させる発振器、旋回流形成装置、超音波振動装置、流体攪拌子、カルマン渦発生装置等により実現することができる。   Further, the heat transport system 10 includes a stirring device 15 that stirs the heat transport fluid 1 before the heat transport fluid 1 flows down from the second flow path portion 12 and flows into the first flow path portion 11. May be. The stirring device 15 can be realized by an oscillator that oscillates the fluid flow, a swirl flow forming device, an ultrasonic vibration device, a fluid stirring bar, a Karman vortex generator, or the like.

以下、各装置について概要を説明する。   Hereinafter, an outline of each device will be described.

流体流れを揺動させる発振器は、流体攪拌機能として、容器内に流入した熱輸送流体１の噴流に渦を形成して、当該噴流をスウィングするように揺動させる作用を奏する発振器である。当該発振器は、容器と、熱輸送流体１が容器内に流入するときの入口通路を形成するノズルとを備えて構成される。ノズルが形成する入口通路の高さ寸法は、容器の通路高さ寸法よりも小さく形成されている。当該発振器によれば、容器内で規則的に反復継続される噴流が揺動する流れを形成することができる。したがって、この継続的な揺動流によって、第１の流路部１１の手前で、熱輸送流体１中の単独分散状態にあるカーボンナノチューブ３を動かして不規則な姿勢となるように攪拌することができ、第１の流路部１１でのランダム配向状態に移行する前にカーボンナノチューブ３の配向性を予め乱すことができる。   The oscillator that oscillates the fluid flow is an oscillator that functions as a fluid agitation function to form a vortex in the jet of the heat transport fluid 1 that has flowed into the container and oscillate the jet to swing. The oscillator includes a container and a nozzle that forms an inlet passage when the heat transport fluid 1 flows into the container. The height of the inlet passage formed by the nozzle is smaller than the height of the passage of the container. According to the oscillator, it is possible to form a flow in which a jet that is continuously repeated in a container is oscillated. Therefore, with this continuous oscillating flow, the carbon nanotubes 3 in a single dispersion state in the heat transport fluid 1 are moved and agitated in an irregular posture before the first flow path portion 11. The orientation of the carbon nanotubes 3 can be disturbed in advance before shifting to the random orientation state in the first flow path portion 11.

旋回流形成装置は、円筒状の容器と、容器の内壁面に開口した流入口に接続された流入配管内の通路であって容器の内壁面の接線方向に沿って延びる流入通路と、を備えて構成されている。流入配管内の流入通路から円筒状の容器内に流入する熱輸送流体１は、容器を形成する内壁面に沿うように流れる。当該内壁面は円筒状であるので、熱輸送流体１は容器内部で外側から内側に向かう円を描くように旋回流を形成するようになる。この旋回流形成装置によれば、容器内に形成される旋回流によって、第１の流路部１１の手前で、熱輸送流体１中の単独分散状態にあるカーボンナノチューブ３をかき回して不規則な姿勢となるように攪拌することができ、第１の流路部１１でのランダム配向状態に移行する前にカーボンナノチューブ３の配向性を予め乱すことができる。   The swirl flow forming device includes a cylindrical container, and an inflow passage that extends along a tangential direction of the inner wall surface of the container, and is a passage in the inflow pipe that is connected to an inlet port that opens to the inner wall surface of the container. Configured. The heat transport fluid 1 flowing into the cylindrical container from the inflow passage in the inflow pipe flows along the inner wall surface forming the container. Since the inner wall surface is cylindrical, the heat transport fluid 1 forms a swirling flow so as to draw a circle from the outside toward the inside inside the container. According to this swirl flow forming device, the swirl flow formed in the container stirs the carbon nanotubes 3 in a single dispersion state in the heat transport fluid 1 in front of the first flow path portion 11 to make it irregular. It can stir so that it may become a posture, and before changing to the random orientation state in the 1st channel part 11, the orientation of carbon nanotube 3 can be disturbed beforehand.

超音波振動装置は、容器内の熱輸送流体１を超音波振動させる装置である。超音波装置は、超音波振動を発生する超音波振動子と、超音波振動子に接続される振動部材とを容器内に備えて構成されている。超音波振動子は、バッテリ等から給電される電気エネルギーを超音波機械振動に変換する素子であり、そこで発生した超音波振動は振動部材に伝わり、振動部材の先端がその長さ方向に超音波の振動数で振動する。この振動部材の振動が振動部材の周囲の熱輸送流体１に伝達され、容器内の熱輸送流体１が攪拌されることになる。この超音波振動装置によれば、超音波振動によって、第１の流路部１１の手前で、熱輸送流体１中の単独分散状態にあるカーボンナノチューブ３を振動させて不規則な姿勢となるように攪拌することができ、第１の流路部１１でのランダム配向状態に移行する前にカーボンナノチューブ３の配向性を予め乱すことができる。   The ultrasonic vibration device is a device that ultrasonically vibrates the heat transport fluid 1 in the container. The ultrasonic device includes an ultrasonic vibrator that generates ultrasonic vibration and a vibration member connected to the ultrasonic vibrator in a container. An ultrasonic transducer is an element that converts electrical energy supplied from a battery or the like into ultrasonic mechanical vibration. The ultrasonic vibration generated there is transmitted to the vibrating member, and the tip of the vibrating member is ultrasonically moved along its length. It vibrates at a frequency of. The vibration of the vibration member is transmitted to the heat transport fluid 1 around the vibration member, and the heat transport fluid 1 in the container is agitated. According to this ultrasonic vibration device, the ultrasonic vibration causes the carbon nanotubes 3 in the single dispersion state in the heat transport fluid 1 to vibrate in an irregular posture before the first flow path portion 11. The orientation of the carbon nanotubes 3 can be disturbed in advance before shifting to the random orientation state in the first flow path portion 11.

流体攪拌子は、容器内に、回転軸部が駆動されることにより連動して回転する攪拌子を備える。攪拌子は、例えば羽根車、放射状に延びる複数個のブレードによって構成することができ、回転軸部の回転に伴って容器内の熱輸送流体１をかき混ぜる。この流体攪拌子によれば、攪拌子の回転によって、第１の流路部１１の手前で、熱輸送流体１中の単独分散状態にあるカーボンナノチューブ３をかき回して不規則な姿勢となるように攪拌することができ、第１の流路部１１でのランダム配向状態に移行する前にカーボンナノチューブ３の配向性を予め乱すことができる。   The fluid stirrer includes a stirrer that rotates in conjunction with driving of the rotating shaft in the container. The stirrer can be constituted by, for example, an impeller and a plurality of radially extending blades, and stirs the heat transport fluid 1 in the container as the rotating shaft portion rotates. According to this fluid stirrer, the carbon nanotubes 3 in a single dispersion state in the heat transport fluid 1 are swirled into an irregular posture by the rotation of the stirrer before the first flow path portion 11. Stirring can be performed, and the orientation of the carbon nanotubes 3 can be disturbed in advance before shifting to the random orientation state in the first flow path portion 11.

カルマン渦発生装置は、容器内に配置される少なくとも１本の円柱部材によって構成されている。容器内に設けられる円柱部材は、熱輸送流体１が衝突することにより円柱部材の後流側にカルマン渦を形成する。当該円柱部材は、その軸方向を水平方向、鉛直方向を含む任意の方向に軸方向を向けて配置するようにしてもよい。また、カルマン渦発生装置は、容器内に複数本の円柱部材を配置することにより構成してもよい。このカルマン渦発生装置によれば、円柱部材後方のカルマン渦の生成によって、第１の流路部１１の手前で、熱輸送流体１中の単独分散状態にあるカーボンナノチューブ３をかき回して不規則な姿勢となるように攪拌することができ、第１の流路部１１でのランダム配向状態に移行する前にカーボンナノチューブ３の配向性を予め乱すことができる。   The Karman vortex generator is composed of at least one cylindrical member disposed in a container. The cylindrical member provided in the container forms a Karman vortex on the downstream side of the cylindrical member when the heat transport fluid 1 collides. The cylindrical member may be arranged with its axial direction oriented in an arbitrary direction including a horizontal direction and a vertical direction. Moreover, you may comprise a Karman vortex generator by arrange | positioning several cylindrical members in a container. According to this Karman vortex generator, the generation of Karman vortices behind the cylindrical member causes the carbon nanotubes 3 in a single dispersion state in the heat transport fluid 1 to be stirred in front of the first flow path portion 11 to be irregular. It can stir so that it may become a posture, and before changing to the random orientation state in the 1st channel part 11, the orientation of carbon nanotube 3 can be disturbed beforehand.

（熱輸送システム１０の適用例）
熱輸送システム１０は、例えば、インバータ冷却用、燃料電池冷却用、二次電池冷却用、モータ冷却用、電子機器の素子冷却用に用いることができ、加熱用途としては、給湯用、床暖房用、浴室暖房用等にも適用することができる。 (Application example of heat transport system 10)
The heat transport system 10 can be used, for example, for inverter cooling, fuel cell cooling, secondary battery cooling, motor cooling, and electronic device element cooling. Heating applications include hot water supply and floor heating. It can also be applied to bathroom heating.

本実施形態に係る熱輸送システム１０がもたらす作用効果を以下に述べる。熱輸送システム１０は、水または有機物からなる溶媒２と、溶媒２中に分散される複数の微小粒子としてのカーボンナノチューブ３と、カーボンナノチューブ３に接触してカーボンナノチューブ３を溶媒２中に分散させる分散剤４と、を含んで構成される熱輸送流体１を流路に流通させて、熱源１３からの熱を受熱する第１の流路部１１から第２の流路部１２へ輸送するシステムである。複数のカーボンナノチューブ３の分散状態は、第１の流路部１１と第２の流路部１２とで異なり、複数のカーボンナノチューブ３が熱輸送流体１中で凝集するサイズは、第２の流路部１２よりも第１の流路部１１における方が大きい。   The effects brought about by the heat transport system 10 according to the present embodiment will be described below. The heat transport system 10 disperses the carbon nanotube 3 in the solvent 2 in contact with the carbon nanotube 3 as a plurality of fine particles dispersed in the solvent 2 made of water or organic matter, and the carbon nanotube 3 in contact with the carbon nanotube 3. A system in which the heat transport fluid 1 including the dispersant 4 is circulated through the flow path and transported from the first flow path section 11 that receives heat from the heat source 13 to the second flow path section 12. It is. The dispersion state of the plurality of carbon nanotubes 3 is different between the first flow path part 11 and the second flow path part 12, and the size at which the plurality of carbon nanotubes 3 aggregate in the heat transport fluid 1 is the second flow rate. The first channel portion 11 is larger than the channel portion 12.

この熱輸送システム１０によれば、熱輸送流体１に複数含まれる微小粒子は、熱源１３の熱が伝わる第１の流路部１１において集まって凝集し、流下した後、第２の流路部１２で凝集のサイズが小さくなって、流体流れにしたがって散らばるようになる。これにより、熱輸送流体１は、第１の流路部１１においては流体流れにしたがわず、不規則な姿勢で凝集するため、このような微小粒子の凝集に伴って熱伝導率が向上し、さらに第２の流路部１２においては第１の流路部１１での凝集状態が解除されて粘度が低下する。したがって、熱輸送システム１０を構成する流路を流通する過程で、熱輸送流体１の伝熱性能と粘度抑制との両立を図れる。これにより、良好な熱輸送性能を有する熱輸送システム１０が得られる。   According to the heat transport system 10, a plurality of fine particles contained in the heat transport fluid 1 gather and aggregate in the first flow path portion 11 where the heat of the heat source 13 is transmitted, and then flow down, and then the second flow path portion. At 12, the size of the agglomerates is reduced and scattered according to the fluid flow. As a result, the heat transport fluid 1 does not follow the fluid flow in the first flow path portion 11, but aggregates in an irregular posture, so that the thermal conductivity is improved with the aggregation of such fine particles, Further, in the second flow path portion 12, the aggregation state in the first flow path portion 11 is released, and the viscosity is lowered. Therefore, it is possible to achieve both heat transfer performance and viscosity suppression of the heat transport fluid 1 in the process of flowing through the flow path constituting the heat transport system 10. Thereby, the heat transport system 10 which has favorable heat transport performance is obtained.

また、分散剤４は、熱に応じて形状が変化する熱感応性を有する。この特性によれば、分散剤４は熱に応じて形状が変化するため、第１の流路部１１を流通するときと第２の流路部１２を流通するときとではその形状が異なるようになる。分散剤４はこの形状の違いにより、例えば、溶媒２に対して親和する状態と親和しない状態とに分散状態を変化することができる。したがって、微小粒子は、第１の流路部１１と第２の流路部１２で、個々に分散する状態と、凝集する状態とに、より確実に変化するので、熱輸送流体１の伝熱性能と粘度抑制との両立をより確実に実現することが可能である。   Further, the dispersant 4 has heat sensitivity that changes its shape in response to heat. According to this characteristic, since the shape of the dispersant 4 changes according to heat, the shape of the dispersant 4 seems to be different between when flowing through the first flow path portion 11 and when flowing through the second flow path portion 12. become. Due to the difference in the shape of the dispersing agent 4, for example, the dispersing state can be changed between a state in which it is compatible with the solvent 2 and a state in which it is not incompatible. Accordingly, the microparticles are more reliably changed between the individually dispersed state and the aggregated state in the first channel portion 11 and the second channel portion 12, so that the heat transfer of the heat transport fluid 1 is performed. It is possible to realize both performance and viscosity suppression more reliably.

また、熱輸送システム１０は、熱輸送流体１が第２の流路部１２から流下して第１の流路部１１に流入する前に熱輸送流体１を攪拌する攪拌装置１５を備える。これによれば、熱輸送流体１中の微小粒子は、第１の流路部１１に流入する前に攪拌されるため、第２の流路部１２での分散状態から、配向性が乱された状態になって第１の流路部１１に流入するようになる。このため、予め配向性が乱された状態から上記のように第１の流路部１１で凝集するので、多数の微小粒子をより不規則な姿勢で凝集させることができる。したがって、微小粒子のランダム配向状態が顕著になるため、熱輸送流体１の熱伝導率をより確実に向上することができる。   Further, the heat transport system 10 includes a stirring device 15 that stirs the heat transport fluid 1 before the heat transport fluid 1 flows down from the second flow path portion 12 and flows into the first flow path portion 11. According to this, since the microparticles in the heat transport fluid 1 are agitated before flowing into the first flow path portion 11, the orientation is disturbed from the dispersed state in the second flow path portion 12. In this state, it flows into the first flow path portion 11. For this reason, since it aggregates in the 1st flow path part 11 as mentioned above from the state in which orientation was disturbed previously, many microparticles can be aggregated in a more irregular attitude | position. Therefore, since the random orientation state of microparticles becomes remarkable, the heat conductivity of the heat transport fluid 1 can be improved more reliably.

また、熱輸送流体１に含まれる微小粒子はカーボンナノチューブ３であることが好ましい。これによれば、カーボンナノチューブ３はその形状がロッド状、ワイヤ状であるため、熱輸送流体１中で、流体流れに向く配向性を示すことが顕著に見られる微小粒子である。このため、熱輸送システム１０に適用することによって上記の効果がより顕著に得られる。   The fine particles contained in the heat transport fluid 1 are preferably carbon nanotubes 3. According to this, since the shape of the carbon nanotube 3 is rod-like or wire-like, the carbon nanotube 3 is a minute particle that is remarkably shown to exhibit orientation toward the fluid flow in the heat transport fluid 1. For this reason, said effect is acquired more notably by applying to the heat transport system 10.

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。 (Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記の熱輸送流体１に含まれる微小粒子は、カーボンナノチューブ３に限定されるものではない。微小粒子は、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、シリコン（Ｓｉ）、フッ素（Ｆ）等の無機物からなる粒子、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、三酸化二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の酸化物からなる粒子、あるいは樹脂等の有機物からなるポリマー粒子を用いることができる。また、微小粒子は、上記の金属、上記の無機物、上記の酸化物、樹脂等からなるポリマー粒子のうちから選択される２種類以上の物質から構成することもできる。 The fine particles contained in the heat transport fluid 1 are not limited to the carbon nanotubes 3. The fine particles are, for example, particles made of metals such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), inorganic substances such as silicon (Si), fluorine (F), alumina, and the like. From particles made of oxides such as (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), copper oxide (CuO), diiron trioxide (Fe 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), or organic substances such as resins The polymer particles can be used. The fine particles can also be composed of two or more kinds of substances selected from polymer particles made of the above metals, the above inorganic substances, the above oxides, resins and the like.

また、微小粒子として金を用いる場合には、この微小粒子に吸着する分散剤４に含まれる官能基４ａとしては、例えばチオール基（ＳＨ基）等を用いることができる。さらに具体的には、微小粒子に吸着する官能基４ａとしてチオール基を用い、溶媒分子が吸着する官能基４ｂとして水酸基からなるメルカプトコハク酸（Ｃ４Ｈ６Ｏ４Ｓ）を用いることができる。 When gold is used as the fine particles, for example, a thiol group (SH group) can be used as the functional group 4a included in the dispersant 4 adsorbed on the fine particles. More specifically, a mercaptosuccinic acid (C 4 H 6 O 4 S) composed of a hydroxyl group can be used as the functional group 4 b that adsorbs to the fine particles, and a functional group 4 b that adsorbs solvent molecules.

また、分散剤４は、上記実施形態に示す構成の他、例えば、硫黄原子を少なくとも１つ以上含む有機物、環状有機物、４級アンモニウムを含む有機物、１級アミンを含む有機物を含むものであってもよい。より具体的には、例えば、ｎ−オクタデカンチオール、メルカトプコハク酸等を含んでもよい。   In addition to the configuration shown in the above embodiment, the dispersant 4 includes, for example, an organic substance containing at least one sulfur atom, an organic substance containing a cyclic organic substance, a quaternary ammonium substance, or an organic substance containing a primary amine. Also good. More specifically, for example, n-octadecanethiol, mercaptosuccinic acid and the like may be included.

また、熱輸送流体１に含まれる溶媒２として、２種類の成分からなるものを用いてもよい。このうち１種類の溶媒としては凝固点降下作用を有するある液体を用いてもよい。例えば溶媒として水を用い、凝固点降下剤として酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等を用いることができる。こうした構造によれば、熱輸送流体の凝固点を降下させることで、寒冷地等における実用性をさらに高めることができる。さらに必要に応じて、凝固点降下剤に加えて防錆剤や酸化防止剤を、添加剤として熱輸送流体に含有させるようにしてもよい。なお、熱輸送流体の凝固点降下の必要性がなければ、凝固点降下剤を含有しない２種類以上の溶媒を用いるようにしてもよい。   Moreover, you may use what consists of two types of components as the solvent 2 contained in the heat transport fluid 1. FIG. Of these, one kind of solvent may be a liquid having a freezing point depressing action. For example, water can be used as the solvent, and potassium acetate, sodium acetate, or the like can be used as the freezing point depressant. According to such a structure, the practicality in a cold region etc. can further be improved by lowering the freezing point of the heat transport fluid. Furthermore, if necessary, in addition to the freezing point depressant, a rust inhibitor or an antioxidant may be added to the heat transport fluid as an additive. If there is no need to lower the freezing point of the heat transport fluid, two or more kinds of solvents that do not contain a freezing point depressant may be used.

１…熱輸送流体
２…溶媒
３…カーボンナノチューブ（微小粒子）
４…分散剤
１０…熱輸送システム
１３…熱源
１１…第１の流路部
１２…第２の流路部
１５…攪拌装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat transport fluid 2 ... Solvent 3 ... Carbon nanotube (microparticle)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Dispersant 10 ... Heat transport system 13 ... Heat source 11 ... 1st flow path part 12 ... 2nd flow path part 15 ... Stirring apparatus

Claims (3)

水または有機物からなる溶媒と、前記溶媒中に分散される複数の微小粒子と、前記微小粒子に接触して前記微小粒子を前記溶媒中に分散させる分散剤と、を含んで構成される熱輸送流体を、熱源から受熱する第１の流路部から、当該熱源から受熱しない第２の流路部へと流下させて熱輸送する熱輸送システムであって、
前記分散剤は、前記微小粒子に吸着する直鎖状の官能基と、前記溶媒の分子との親和性を備える親和性の官能基と、を有し、熱に応じて形状が変化する熱感応性を有する物質であり、
前記複数の微小粒子の分散状態は、前記第１の流路部と前記第２の流路部とで異なり、前記複数の微小粒子が前記熱輸送流体中で集まって凝集を形成するサイズは、前記第２の流路部よりも前記第１の流路部を流れるときの方が大きく、
前記第２の流路部において前記分散剤は、前記親和性の官能基を外側に出すように前記直鎖状の官能基が放射状に延びることにより、複数の微小粒子を分散させ、
前記第１の流路部において前記分散剤は、前記親和性の官能基が内側に位置し、前記直鎖状の官能基が外側に位置するように形状変化することにより、複数の微小粒子を凝集させることを特徴とする熱輸送システム。 A heat transport comprising a solvent made of water or an organic substance, a plurality of microparticles dispersed in the solvent, and a dispersant that contacts the microparticles and disperses the microparticles in the solvent. A heat transport system for transporting heat by flowing a fluid from a first flow path portion that receives heat from a heat source to a second flow path portion that does not receive heat from the heat source,
The dispersant has a linear functional group that adsorbs to the microparticles and an affinity functional group that has an affinity for the solvent molecule, and changes its shape in response to heat. A substance having
The dispersion state of the plurality of microparticles is different between the first channel portion and the second channel portion, and the size at which the plurality of microparticles gather and form agglomerates in the heat transport fluid is: person when the than the second flow path portion through said first flow path portion is rather large,
In the second flow path part, the dispersing agent disperses a plurality of microparticles by extending the linear functional group radially so that the affinity functional group is exposed to the outside,
In the first flow path part, the dispersing agent changes the shape so that the affinity functional group is located on the inner side and the linear functional group is located on the outer side. A heat transport system characterized by coagulation . 前記熱輸送流体が前記第２の流路部から流下して前記第１の流路部に流入する前に、当該熱輸送流体を攪拌する攪拌装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送システム。 Before flowing into the first flow path portion and the heat transfer fluid flows down from the second channel unit, according to claim 1, characterized in that it comprises a stirring device for stirring the heat transfer fluid Heat transfer system. 前記微小粒子はカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱輸送システム。 The heat transport system of claim 1 or claim 2, wherein the fine particles are carbon nanotubes.
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